Mini Curso Ontologias Erebd 2009
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Mini Curso Ontologias Erebd 2009

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Este curso foi ministrado pela professora Gisele Dziekaniak no XI EREBDSul 2009 em Rio Grande, RS na Universidade Federal do Rio Grande (FURG). Visitem seu blog http://grupoedutecfurg.blogspot.com/ ...

Este curso foi ministrado pela professora Gisele Dziekaniak no XI EREBDSul 2009 em Rio Grande, RS na Universidade Federal do Rio Grande (FURG). Visitem seu blog http://grupoedutecfurg.blogspot.com/ para mais informações a respeito da temática apresentada neste .ppt

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    Mini Curso Ontologias Erebd 2009 Mini Curso Ontologias Erebd 2009 Presentation Transcript

    • Mini-Curso sobre Ontologias Profa. Gisele Dziekaniak ICHI – FURG Grupo de Pesquisa EDUTEC/CNPq Encontro Regional de Estudantes de Biblioteconomia e Documentação da Região Sul EREBD Sul FURG, 2009 Rio Grande – RS
    • Agenda
      • Cenário em que atuam as ontologias
      • Ontologias: o que são? Para que servem?
      • Ontologias: elementos e características
      • Tesauros e/ ou ontologias
      • Visitando alguns editores: Protégé, OntoKEM
      • Exercícios
      • Considerações finais
    • Fonte: http://www.wordle.net
    • Representação do Exercício político Domínios Conhecimento Consenso Continuidade Especialistas do Visão de mundo domínio Evolução Tipologia ONTOLOGIA Relações entre Hierarquias (Classes, subclasses, instâncias) conceitos Estruturas lógicas e Linguagens programação axiomas Editores de ontologia Principais autores Metodologias Principais projetos Vocabulário controlado Linguagem documentária
    • “ N ó s e s t a m o s n o s a f o g a n d o e m i n f o r m a ç ões e c o m s e d e d e c o n h e c i m e n t o ” (Naisbitt, 2000)
    • Web 2.0
      • “ Web 2.0 é a mudança para uma internet como plataforma, e um entendimento das regras para obter sucesso nesta nova plataforma. Entre outras, a regra mais importante é desenvolver aplicativos que aproveitem os efeitos de rede para se tornarem melhores quanto mais são usados pelas pessoas, aproveitando a  inteligência coletiva "
      • (Tim O'Reilly, 2004)
    • Web Semântica
      • Que é semântica?
      • Padrões e ferramentas
      • SIGNIFICADO ao conteúdo!!!
      • Alta relevância nos resultados
      • Domínios do conhecimento
      • Folksonomia (Del.icio.us,
      • flickr,YouTube...)
    • ...Web Semântica
      • Mundo HTML
      • Confusão semântica
      • Deep web
      • Principais autores Berners _Lee , Ora Lassila, James Hendler, O’Reilly
      • Camadas Web Semântica
    • A camada ontológica!
      • Representar conhecimento
      • Definir conceitos e relações
      • Aplicar regras de inferência
      • Linguagens: OWL (Web Ontology Language), SUO-KIF, DAML, OIL, Cycl
      • Editores: Protégé, OntoKEM, DocOnto, Chimaera
    • Ontologias: o que são?
      • Conceitos clássicos:
      • “ é um conjunto de termos ordenados hierarquicamente para descrever um domínio que pode ser usado como esqueleto para uma base de conhecimentos”. (Gómez-Pérez, 1999)
    • ...ontologias: o que são?
      • Fornecem suporte para a evolução de vocabulários e para processar e integrar a informação existente sem problemas de indefinição ou conflito de terminologia
      • (Ribeiro, 2009)
    • ...ontologias: o que são?
      • “ Especificação formal e explícita de uma
      • conceitualização compartilhada”
      • (Gruber, 1993)
      Legível por máquina Conceitos e restrições públicos Modelo abstrato fenômenos do mundo (conceitos) Consenso do domínio
    • Componentes de uma ontologia
      • Os componentes básicos de uma ontologia são:
      • Classes (organizadas em uma taxonomia)
      • relações (representam o tipo de interação entre os conceitos de um domínio)
      • axiomas (usados para modelar sentenças sempre verdadeiras)
      • instâncias (utilizadas para representar elementos específicos, ou seja, os próprios dados) (Gruber, 1996; Noy & Guinness, 2001).
    • Construção de ontologias
      • Princípios (clareza, legibilidade, coerência, extensibilidade, mínima codificação)
      • Metodologias (Processo iterativo, com revisões constantes)
        • 101 (Noy & McGuinness – Universidade de Stanford, CA)
        • On-To-Knowledge (Mike Uschold – Universidade de Edimburgo, UK)
        • Methontology (Goméz-Pérez – Politecnico de Madrid)
      • Linguagens
        • SHOE
        • DAML
        • OIL
        • OWL (lite, full, DL)
        • CycL
      • Definição das classes
      • Arrumação classes em hierarquia taxonômica (subclasses e superclasses)
      • Definição propriedades (atributos) e valores para as mesmas
      • Preenchimento valores das propriedades em cada instância
      • Utilizar raciocinadores ( Pellet , FaCT,..)
      Construção de ontologias
    • Determinação Domínio e Escopo : Perguntas de competência
      • Domínio que se deseja cobrir com a ontologia?
      • Qual o propósito de sua utilização?
      • Quem vai utilizar e manter a ontologia?
      • Usam terminologia, axiomas do domínio e definições
      • São as questões que a ontologia se propõe a responder
      • Ferramenta desktop – Universidade Stanford
      • Possui milhares de usuários (± 119 mil)
      • É flexível (interface gráfica)
      • Integra componentes (pluggins)
        • Jambalaya, OntoViz,...
      • RDF, XML, OIL, OWL, topic maps,
      Protégé
    • Classes Conjuntos ou coleção de indivíduos (objetvos, pessoas, coisas) que compartilham de um grupo de características que os distinguem dos demais (BREITMAN, 2005) Para definir uma classe se usam PROPRIEDADES... Classe dos países que são centrais Classe das pessoas que vivem nos países centrais Classe dos cães que têm donos que vivem nos países centrais A propriedade é quem define a classe Fonte: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/
    • Classes disjuntas
      • Ex.: Área urbana e área rural
      • Não dá para ser duas classes ao mesmo tempo (preciso contar isso para a ontologia!)
      Não pode acontecer!!!!
    • Uma ontologia no Protégé Fonte: http://areaweb.com.br/websemantica/figuras/protege_tela.gif
    • Hierarquia de classes inicial Fonte: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/
    • Hierarquia de classes Todos indivíduos que são membros da classe TomatoTopping são membros da classe Vegetable Topping e Pizza Topping , uma vez que se estabeleceu que Tomato Topping é subclasse de Vegetable Topping, que por sua vez é subclasse de Pizza Topping Fonte: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/
    • Individuals (instâncias)
      • Exemplo em OWL:
      • <autor rdf:ID=“Jose_de_Alencar” />
      São objetos do mundo. Pertencem a classes e são relacionados a outros indivíduos (e classes) através de propriedades. São membros de uma classe. (BREITMAN, 2005) Autor Autor_internacional Autor_nacional Jose_de_Alencar Guimaraes_Rosa Ubaldo_Ribeiro
    • DataType Property (Propriedades) Object Property (Relações) Relação binária entre indivíduos Serve para descrever atributos e relacionamentos entre classes, fatos em geral. Dois tipos propriedades em OWL: Object Properties  Relações entre classes Ex.: João é pai de Maria Data Properties  relações entre instâncias e tipos Ex.: Maria nasceu em 1990 Ex.: Maria tem 17 anos Fonte: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/
    • Outras Propriedades Inverse Properties Transitive Properties Fonte: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/
    • Domínio e Range
      • <DOMINIO> relacao <RANGE>
      • Ex: Livro escritoPor autor
      • <dominio> <verbo> <range>
      • Ex2: Autor escreve livro (propriedade inversa)
      • <dominio> <verbo> <range>
      • Mais exemplos...
    • Restrições Para que algo seja uma pizza é necessário que tenha pelo menos uma PizzaBase ; uma Pizza é uma subclasse de coisas que tem pelo menos um PizzaBase Fonte: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/
    • Restrições
      • Para ser um avião é necessário que voe, tenha um piloto, tenha asas,...
      • Se não tiver estas características a ontologia não considera o objeto como avião
      • Do mesmo modo que:
      • Se não dissermos à ontologia que um avião possui estas propriedades, a ontologia não saberá o que é um avião
    • Tipos de Restrições
      • Existenciais (Ǝ) {has_class} – especificam que existe pelo menos um relacionamento que atende à restrição
      • Os macacos comem bananas, mas tb outras coisas (outras frutas,...)
      • Universais ( ) {to_class, all restriction} – se o relacionamento existir, só pode ser com indivíduos que pertencem a classe indicada
      • Macacos ou comem bananas ou não comem nada
    • ...restrições nas classes
      • Condição necessária
      • “ Se algo é membro desta classe então é necessário que cumpra estas condições”
      • Ex.: Para ser um animal é preciso ter vida, respirar, tem membros para se locomover e se alimentar
      • (Isso não impede que um ente que não apresente estas características deixe de ser um animal)
      • Concordam? Por quê?
    • ...restrições nas classes
      • Condição necessária e suficiente
      • Qualquer indivíduo que satisfaça às condições pode ser classificado como membro dessa classe.
      • Ex.: Carnívoro come carne
      • OWL:
      • Class ( Carnivoro complete
      • Thing
      • Restriction ( come someValuesFrom Animal ))
      OWL: Class ( Carnivoro complete Thing Restriction ( come someValuesFrom Animal )) Fonte: BREITMAN, K. (2005)
    • ...restrições nas classes
      • OWL:
      • Class (Gato partial
      • Felino
      • Restriction (emite_som allValuesFrom Miado)
      • Restriction (tem_patas value 4)
      • Restriction (come_someValuesFrom Carpa)
      Fonte: BREITMAN, K. (2005)
    • Revendo... Ser_vivo Exemplo Ontologia de Animais - Fonte: BREITMAN, K. (2005) Animal Planta Arvore Grama Pessoa Felino Carpa Jacare Lagarto Mosquito Leao Gato Aegis Pernilongo Carpa_bege Carpa_azul Inseto Peixe Reptil Passaro Mamifero Vaca
    • Animal Planta Arvore Grama Pessoa Felino Carpa Jacare Lagarto Mosquito Leao Gato Aegis Pernilongo Carpa_bege Carpa_azul Ser_vivo Carnívoro A inserção da classe necessário e suficiente não há grande impacto na ontologia mas impacta na utilização do MECANISMO DE INFERÊNCIA Inseto Peixe Reptil Passaro Mamifero Vaca
    • Aplicando o raciocinador Carnivoro Passaro Pessoa Jacare Lagarto Leao Gato Classes identificadas automaticamente pelo mecanismo de inferência Como carpa é subclasse de Peixe que é subclasse de Animal, o classificador categoriza gato como carnívoro  Fonte: BREITMAN, K. (2005)
    • Ontologias são tipos de tesauros?
      • Ontologias são hierarquias e também relações!
      • ...Então ontologias são tesauros???
      • Não...
      • ...em um tesauro os tipos de relacionamentos são finitos...e não é permitido criar novos tipos de relações!
      • ...em uma ontologia sim!
    • Tesauros e/ou ontologias
      • ONTOLOGIAS
      • Relações: gênero-espécie, parte-todo, equivalência, associação, lugar-região, material-objeto, causa-efeito, localização, membro-conjunto, fase-processo, disjunção, restrição valor
      • Objetivos: classificação do conhecimento, reuso de informações, fornecer vocabulário a um dado domínio e recuperar
      • TESAUROS
      • Relações: gênero-espécie, parte-todo, equivalência, associação
      • Objetivos: refinar buscas e fornecer consistência na indexação; localizar a informação desejada em um dado acervo
    • Exercícios
      • 1) Identifique o tipo de relações e os tipos de propriedades e complete quando solicitado
      • 1.a) Florianópolis hasPart Joaquina
      • Joaquina isPartOf __________
      • Propriedade: ___________
      • 1.b) SC hasPart Florianópolis hasPart Joaquina
      • SC hasPart Joaquina
      • Joaquina isPartOf __________
      • Propriedade: _____________
      • 1.c) Maria tem 15 anos
      • Propriedade:______________
      • 1.d) Maria é filha de João
      • Propriedade:__________________
    • Exercícios
      • 2) Elabore um esquema demonstrando um exemplo de classes disjuntas
      • 3) Crie um axioma e identifique o que é o range e o que é o domínio na estrutura
      • 4)
      2) Elabore um esquema demonstrando um exemplo de classes disjuntas 3) Crie um axioma e identifique o que é o range e o que é o domínio na estrutura 4) Crie um modelo de ontologia através de grafos (árvore hierárquica) e “pendure” nela classes e instâncias que considere pertencentes ao domínio (não esqueça o princípio da herança...) + Exercícios
    • Considerações
      • Web 2.0 X Web 3.0
      • Web 2.0  Colaboração, mash-ups
      • Ex.: Wikis, blog do EREBD com GoogleMaps, GoogleChrome,...é Ajax!
      • Web 3.0  LN, pertinência
      • Ex.: férias em um lugar quente
    • ...considerações
      • Não basta saber criar ontologias...
        • Colaboração especialistas
        • Consensualidade
        • Compreender domínio do conhecimento
        • Organismo vivo! (isso lembra alguma coisa?)
        • Metodologia definida
        • Visibilidade e uso
        • Aceitar que não há como voltar atrás...
      • De onde viemos?
      • Para onde vamos?
      • Será que lá tem internet?
      • Joel Perozo (2008)
    • Referências
      • ALMEIDA, M. ; BAX, M. Uma visão geral sobre ontologias... Ciência da Informação , Brasília, v. 32, n. 3, p. 7-20, set./dez. 2003.
      • BERNERS-LEE, T.;MILLER, E. The semantic web lifts off. ERCIM News , n. 5, out. 2002. Disponível em: http://www.ercim.org/publication/Ercim_News/enw51/berners-lee.html
      • BREITMAN, K. Web semântica: a internet do futuro. Rio de Janeiro: LTC, 2005.
      • DAVIES, J; FENSEL, D; HARMELEN, F. van. Towards the Semantic Web: Ontology driven knowledge management. John Wiley, West Sussex, 2003.
      • FALBO, R.; et al. Ontologias e ambientes de desenvolvimento de softwares semânticos. Disponível em: http://www.inf.ufes.br/~falbo/download/pub/2004-JIISIC-1.pdf Acesso em: 20 maio 2007. NASBITT, J. Megatrends, 2000.
      • GÓMEZ-PÉREZ, A ; Benjamins, R. (1999) Overview of Knowledge Sharing and Reuse Components: Ontologies and Problem solving Methods. Workshop on Ontologies and Problem-Solving Methods: Lessons Learned and Future Trends (IJCAI99).
      • GUARINO, N.; WELTY, C. Towards a methodology for ontology based model enginnering. France, 2000. Disponível em: http://citesser.ist.psu.edu/312206.html
    • + referências...
      • GÓMEZ-PÉREZ, A.; Manzano-Macho, D. (2003) A survey of ontology learning methods and techniques. Disponível em: http://ontoweb.aifb.unikarlsruhe.de/Members/ruben/Deliverable%201.5 (Outubro 2003).
      • GRUBER, T. What is an ontology? (2003)Disponível em: <http://wwwksl.stanford.edu/kst/what-is-an-ontology.html>
      • HORRIDGE M.;et. all. A Practical Guide To Building OWL Ontologies Using The Protégé-OWL Plugin and CO-ODE Tools. Manchester University, England, 2004. Disponível em: http:// www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl / (tradução em port.)
      • NOY, N; MCGUINESS, D: Ontology Development 101: a guide to create your first ontology. Stanford University, USA, 2002.
      • RIBEIRO, A. L. Elementos da web semântica. Disponível em: http://adagenor.blogspot.com/2008/03/as-camadas-da-arquitetura-da-web.html
      • USCHOLD, M.; GRUNINGER, M. Ontologies: principles, methods and application. Knowledge Engineering Review, v. 11, 1996, p. 93-155. Disponível em: http://citesser.ist.psu.edu/uschold96ontologie.html
      • W3C SEMANTIC WEB ACTIVITY. In: Proceedings of the semantic web kick-off seminar . Finlândia, 2003. Disponível em: http://www.w3.org/2003/12/semweb-fin/w3csw
    • Obrigada! giseledziekaniak@yahoo.com.br Grupo pesquisa EDUTEC CNPq/FURG www.grupoedutecfurg.blogspot.com
    • Fonte: W3C
    •  
    • Deep Web é cerca de 500 vezes maior que a web de superfície!!! Enxergam docs HTML estáticos, localizados em servidores web Fonte: http://en.wikibooks.org/wiki/Social_and_Cultural_Foundations_of_American_Education/
    • Layout HTML (exemplo) Fonte: MARCONDES (2006) http://www.professores.uff.br/marcondes/Web%20semantica.htm
    • Indexação das páginas HTML pelos motores de busca
          • <HTML>
          • <HEAD>
          • <TITLE> Exemplo de HTML simples </TITLE>
          • </HEAD>
          • <BODY>
          • <H1> Este é o primeiro nível de cabeçalho </H1>
          • Bem-vindo ao mundo do HTML.
          • Este é o primeiro parágrafo.<P>
          • E este é o segundo .<P>
          • </BODY>
          • </HTML>
      Fonte: MARCONDES (2006) http://www.professores.uff.br/marcondes/Web%20semantica.htm
    • A seguinte lista de palavras chaves seria obtida por um robô que desprezasse as marcações e considerasse somente as palavras, desconsiderando as palavras não significativas:
      • ao
      • bem-vindo
      • cabeçalho
      • de
      • do
      • este
      • é
      • exemplo
      • HTML
      • mundo
      • nível
      • o
      • parágrafo
      • primeiro
      • segundo
      • Simples
      Conteúdo Indexado Representação condizente? Está se falando sobre cabeçalho , parágrafo, primeiro ou sobre um exemplo de página em HTML? Fonte: Adaptado de MARCONDES (2006) http://www.professores.uff.br/marcondes/Web%20semantica.htm
    • Link para vídeo do Berners-Lee no YouTube
    • Exemplos Domínio e Range
      • Ex.1 <ESCOLA> Tem <BIBLIOTECA>
      • <domínio> relação/verbo <range>
      • Ex. 2
      • <INDEXACAO> TemPorBase <CLASSIFICACAO>
      • <domínio> verbo/relação <range>
      • Ex. 3 <LINGUAGEM_OIL> Escreve <OILED>
      • <dominio> relação <range>
      • Ex. 4 <OILED> <EhEscritoEm> <LINGUAGEM_OIL>
      • <domínio> relação <range>
    • Mecanismo de Inferência
      • Classificador
      • Faz a identificação automática de todas as classes que atendem às restrições impostas
        • Cuidado! Eles têm vida própria!!